슈퍼 커패시터 LSUC 2S1P/3000F와 저렴한 알리 K6 회로로 제작한 스폿용접기 (AC vs DC 차이점 등...)

 

 
 
 

사진은 요즘 대량으로 풀린 B+급 중고 수퍼 커패시터와 2만원대 스폿컨트롤러의 조합입니다. 요즘 이 커패시터가 저렴한 가격에 풀리면서 많은 분들이 제작하고 있기에 경험차 구입했습니다. 개인적인 생각에 중고 슈퍼콘 판매를 위해 관련 카페도 신설되고 다양한 지원이 있기에 예전과는 다르게 당분간 슈퍼콘 인기는 지속될 듯 합니다.

 
 
 

 

스폿용접기 AC vs DC 차이점

 

AC 스폿용접기 VS DC 슈퍼콘 스폿용접기 장단점 정리!!

카페등에 관련 글도 많다보니 AC와 DC방식의 차이점에 관하여 카톡이나 통화로 질문이 잦아 일단 제가 아는 선에서 간단하게 정리한 글입니다.

 

 

 

 

 

수퍼 커패시터 LSUC 2.8V 3000F

 

LS Mtron의 제품으로 2.8V 3000F의 수퍼커패시터혹은 울트라커패시터라고 부릅니다. 커패시터 대신 콘덴서라고 부르기도 합니다. 낫개 혹은 6개나 12개가 직렬로 연결된 상태로 판매되고 있어 차량 전압안정기나 점프스타터로 활용이 가능하고 순간 방전전류가 2000A 이상이라 스폿기로 활용이 가능합니다.

 

 
 

스펙입니다.

간단하게 설명하면, 용량 30%감소와 내부저항 150% 증가하면 수명이 다했다고 판단할때, 내구성과 제조사에서 성능/품질을 보증하는 기간인 Shelf life 는 섭씨 65도, 2.8V에서 1500시간이며,  수명(Life Time) 상온 25도에서 10년, Cycle Life는 1,000,000회입니다.
여러 가지 사항이 유기적으로 작동하겠지만 스펙상 기본 수명자체가 길지는 않습니다.

출고시 내부저항값과 누설전류(<5A)가 있는데 사용하지 않으면 이 값이 커지지만, 수차례 충방전을 반복하면 어느 정도 자가수복되는 경향이 있습니다. 중고품을 구입 후 충방전을 반복 한 후 자연방전이 심하거나 유독 충방전이 빠르다면 내부저항이 커져 수명이 다했다고 가늠할 수 있을 듯 합니다.

 
요즘 풀리는 캐패시터는 B+급이라고 설명하고 있습니다. 사용하는 입장에서는 내부저항값과 용량이 궁금한데 전문가들이 모여 있는 카페 등지에서 수명관련 데이타가 조만간 나오지 않을까 싶습니다. 자세히는 모르겠지만 태양광을 이용한 가로등이나 발전 장비등등의 교체시기가 되어 대량으로 중고시장에 풀린건지 그 내막이 궁금하긴 합니다.
 

여하튼, 요게 터지면 상당히 위험할 듯 해서 사전 공부를 많이 해야할 듯 합니다. 특히 내압보다 낮게 충전하는 게 가장 중요할 듯 합니다.


 
 

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2S 스폿회로

 
 

보통 스위칭 용량이 크다보니 모스펫 보드를 따로 제작하는데 이 회로는 5개의 모스펫만을 사용하여 저렴하게 구성되어 있습니다.

사용된 모스펫 사양은 F1324S-7P입니다.

 

25도에서  Drain 전류값이 429A라 5개 2,145A면 위 커패시터의 순간 방전전류 2,019A는 커버합니다. 중국에서 제조했고 판매 가격을 보면 페이크칩이겠지만 슈퍼콘이 내부저항이 커진 중고다보니 일단은 잘 되는 듯 합니다. 더구나 2P 병렬은 스펙상으로는 불가능합니다.

여하튼, 유투버나 카페등에서 2S1P로 테스트 해본 결과 0.2t까지는 잘 되고, 커패시터연결 부분을 부스바로 교체하고 용접선을 굵은 걸로 교체하면 0.3t까지도 가능하다고 합니다.

 

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조립

 

플러스는 용접봉과 직결이고 왼쪽 마이너스가 모스펫을 이용하여 스위칭되는 구조입니다. 가 테스트를 위하여 커패시터를 2S로 연결한 다음 사진처럼 회로를 연결했습니다. 이렇게 간단하게 나사만 체결하고 커패시터를 충전하면 스폿은 가능하니 확실히 초보분들 접근성은 낮아진 듯 합니다. 물론 안전 수칙과 충방전 관련하여 공부는 조금 하셔야 합니다.

참고로 커패시터 3000F 2개를 직렬로 구성하면 전압은 두 배가 되고 용량은 1500F로 절반으로 줄어듭니다.
 
커패시터 전압 4.7V에서 최대 강도인 20에서 도금니켈 0.2t가 열화가 발생하면서 붙지 않았습니다. 아마 커패시터의 전압때문인듯 하지만 회로로 들어가는 케이블이 실리콘 자체가 10awg로 얇아 보강을 함께 진행했습니다.
 

 

 
 

플러스쪽에 커패시터에 달려 있던 부스바를 회로에 직결하고, 두 개의 케이블을 합쳐 마이너스에 물렸습니다. 그 사이 충전을 실행해서 5.2V로 올렸습니다.

이게 실수입니다. 이렇게 해서 잘 된다면 전압때문인지 케이블때문인지... ㅠ
케이블이 기본제공이라 아마도 전압때문인 확률이 높겠지만.... 여튼 그러합니다.
 
 
 

 

전압도 높이고 케이블도 보강한 상태로 최대강도에서도 안됐던 스폿이 13에서 구멍이 나며 잘 됩니다. 다만 열화가 많이 보여 밸런스 보드를 붙여주고 완성한 다음에 좀 더 세부적인 테스트가 필요해 보였습니다.
 
 
 
 

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밸런스 회로 만들기

 

6S1P 에 연결되어 있는 밸런싱 회로입니다. 6개의 회로가 병렬로 구현된 구조라서 처음 2개의 패턴을 잘라서 사용하면 될 듯 합니다. 다이홈카페의 뚝딱이님은 LED까지 달아 밸런싱 상태를 가시적으로 알 수 있도록 했으니 참고하셔도 좋을 듯 합니다.  (참고 : https://cafe.naver.com/diyhome1/85699 )
 
 
 
 
 

밸런스 케이블을 연결할 위치에 커터칼로 긁어서 동박이 드러나게 해줍니다.

 
 
 
 

그리고 상시 충전중이라면 상관없지만 충전이 끊기면 동그라미의 저항이 상시전류를 소비해 커피시터의 전압이 떨어지니 제거해줍니다. 충전시 밸런싱 서포트 저항으로 제거해도 2셀 밸런싱은 정상적으로 동작합니다. (다이꾼족 카페 초짜의비애님 조언을 구했습니다.)
 
 


 

기존 밸런싱 케이블을 잘라서 납땜해주면 완성됩니다.
 
 
 
 

밸런싱 보드까지 장착하고 충전을 5.4V정도까지 충전을 해봅니다. 비교 사진이 없어 밸런싱 상태는 추후에 따로 점검해봐야할 듯 합니다.
 
 
 
 
 

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스폿 테스트

 
 

추가 자재없이 기본으로만 만든 결과이고강도 9와 10에서 스폿 자국입니다.
10까지는 구멍이 나고 11은 찢어지는데 테두리 열화가 생각보다 심하게 보입니다. 열화없는 구간은 약해서 열화없이 찢어는 구간을 찾기는 어려웠습니다.
DC의 특징인지 아니면 스폿팁의 문제인지 가늠하기는 어렵지만 열화는 순간 발열량보다는 스폿 시간과 관련이 있으니 케이블을 두껍게 하고 시간을 좀 더 줄이면 이러한 현상은 줄어들 것이라 판단됩니다.
수퍼콘 전류량이 상당하니 타임을 대폭 줄여할 할 듯 보이는데 대신 강도 분해능이 줄어들어 미세조정이 힘들어질 수 있습니다. 여러모로 제대로된 컨트롤러 부재가 아쉽습니다.

 

 

 

수지 1.5KVA입니다.
깔끔하게 눌러 붙은 모습이 차이가 차이가 많이 납니다만,,,
 

 

 

사용한 용접선을 보면 비교 데이타로서의 의미는 없습니다.
기본 제공 10awg 용접선과 홍공주님 동봉을 사용한 2awag 용접선의 차이가..... ^^;;

추후 같은 용접봉을 쓸 수 있도록 크레토스 소켓을 달면 그나마 신뢰할 만한 비교가 가능할 듯 합니다.
 
 
 
 

 

나름 컴팩트하게 제작된 링코어 1.5KVA 스폿용접기와의 비교입니다.
 
 
간단 테스트를 위해 만든 스폿기로 상단 단자가 노출된 상태로 만들었지만 이대로 사용하면 위험할 수 있으니 케이스에 넣거나 상단과 회로를 가릴 수 있는 하우징을 만들어야 합니다.

 
 

 

 

맺으며..

 

DC 방식 그 중에서도 방전량이 큰 수퍼 커패시터가 용접전원이다보니 힘은 좋습니다. 다만 수퍼커패시터가 스펙상 2000A까지 방전할 수 있고 회로의 모스펫도 이 전류량을 스위칭할 수 있는데  사용된 전선은 허용전류 140A 실리콘 10awg를 사용한다는 점입니다.

제공된 용접선이 얇다보니 3~5방 정도 스폿을 진행하면 동봉과 선 자체에 발생하는 열이 상당하고 열화도 심합니다. 대용량 팩처럼 장타는 어렵워 좀 더 두꺼운 용접선으로 교체가 필요해 보입니다. 개인적으로는 짝퉁 모스펫과 보호매카니즘의 부재로 회로 파손을 얇은 실리콘 전선으로 커버한 듯 보여 굵은 전선으로 교체하여 허용전류를 키웠을때 케바케로 모스펫이 나갈 수 있을 듯 합니다.

 

대부분의 커패시터 용접기가 그렇듯 스폿용접시 전선의 허용전류 최대치를 훨씬 상회하므로 용접선의 노후화가 빠르게 진행될것이고 이 때문에 자주 사용하는 유저라면 주기적으로 용접선을 교환해주어야 최상의 컨디션을 유지할 수 있지 않을까 싶습니다.
 

조작성은 강도조절이 한 방향(0-20)으로 순환됩니다. 회로가 저렴하다보니 기능 하나가 추가되면 수반되는 사이드이펙트를 막기위하여 SW 작업량이 승수로 증가되니 이해가 갑니다. 다만 현재 20단계 분해능을 좀 더 키워 세분화되어야할 필요는 있어보입니다.

그 밖의 강도 설정값 저장이 안되고, 오토스폿 Delay가 짧은 점 등이 불편할 수 있어 정품 FET을 사용한 제대로된 국내 회로가 나오기 전까지 최소한의 비용으로 간단하게 사용하기는 좋을 듯 합니다. 다만 스폿기로서 완성이 되려면 충방전 관련 추가 회로가 수반되어야 합니다.

 

 

참고로 최적의 성능을 위한 전압구간이 매우 좁습니다. 때문에스폿하자마자 바로 충전을 해 사용한 전압을 채워줘야 그 다음 스폿에서 균일한 성능을 유지할 수 있습니다. 충전과 밸런싱은 난제라 회로내 이 기능의 부재는 많이 아쉽습니다.

 

이 슈콘이 워낙 순간 방전량이 높은 제품이라 부스바등을 이용하여 보강하고 용접선도 보강했을때 회로가 버텨준다면 스폿 시간이 떨어지면서 이 글과는 다르게 좀 더 좋은 성능이 충분히 나올 수 있으니 가볍게 참고만 하시면 될 듯 합니다.
 

 

개인적으로는 초보자에게는 진입이 쉽지만 배터리 자작에 관심이 지속될경우 상기 나열한 불편함때문에 좀 더 나은 스폿기로 기변할 가능성이 농후합니다.

 

이상으로 요즘 핫!!한 슈퍼콘 스폿기를 처음 사용해보고 간단하게 느낀점들을 기록해봤습니다.
감사합니다.

 

 

 

 

 밸런싱 보드

 

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수퍼콘덴서 2개만 있고 본문처럼 사용할 밸런싱 보드가 없다면 알리에서 위와 비슷한 걸로 구입(밸런싱 전압은2.7V)해서 달아주시면 좋고, 당장 밸런스보드가 없거나 충전하면서 각셀의 전압을 측정하여 내압 이상으로 충전되는지 감시하시면 될 듯 합니다.
 

 

 
+
서두에 밝혔듯 슈퍼커패시터의 전문적인 지식이 부족하고 일부 주관적인 부분이 많습니다.
가볍게 참고만 부탁드립니다.
 
 

 

 

 

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